硅酸盐水泥熟料的组成_水泥工艺学

产生原因
特点
对安定性 的影响
欠烧 熟料煅烧过程中因欠烧、漏生， 结构疏松多
f-CaO 在1100～1200℃低温下形成
孔
小
一次 f-CaO
因配料不当、生料过粗或煅烧不 良，尚未与S、A、F反应而残留 的CaO
呈“死烧状 态”，结构 致密
大
二次 熟料慢冷或还原气氛下，C3S分 经过高温，
• §3 硅酸盐水泥熟料的组成
◆三种表示方法： • 化学组成 • 矿物组成 • 率值
熟料
• §3.1 化学组成
• 国内部分新型干法水泥企业的硅酸盐水泥熟料化学成分 ％
• 一、主要氧化物（≈97％） • CaO——C 62%～67％ • SiO2——S 20％～24％ • Al2O3——A 4％～7％ • Fe2O3——F 2.5%～6.0％ • 二、次要氧化物（量少）
• 2. B矿 • ⑴ 组成 近似于C2S，不固定 • ⑵ 物性 颜色因固溶物而异 • ⑶ 化学性能： • ① 水化慢，28d只水化20%左右 • ② 早强低，后期强度高（一年赶上A矿，二年
超过A矿） • ③ 水化热低，抗水性好
• 工艺措施： • a 磨细 水化加快，早强提高 • b 掺外加剂（如CaCl2） 水化加快
• 3. C2S与B矿的关系 • 与C3S和A矿相同
• 三、中间相 • 1.铝酸钙 • ⑴ 组成：主要为C3A，有时有C12A7，C3A可
固溶有少量SiO2、Fe2O3、MgO、R2O等形成 固溶体。
• ⑵ 水化特性 • ① 水化迅速，凝结较快，如不加石膏等缓凝
剂，易使水泥急凝；
• ② 早期强度较高，但绝对值不高，其强度3d 之内大部分发挥出来，以后几乎不增长，甚至 倒缩；
• ③ 水化热高； • ④ 干缩变形大，脆性大，耐磨性差； • ⑤ 抗硫酸盐性能差
• 2. 铁铝酸四钙 • ⑴ 组成：较复杂，成分接近于铁铝酸四钙
（C4AF），固溶有少量的MgO、SiO2等氧化 物，又称才利特（Celite）或C矿。
• ⑵ 水化特性
• ① 水化速度在早期介于铝酸三钙与硅酸三钙 之间，但随后的发展不如硅酸三钙；
（CaCO3·MgCO3），部分来自粘土和页岩。 • 危害：方镁石含量越多，晶体尺寸越大，引起
的破坏越严重； • 工艺控制：熟料冷却速度越快，方镁石晶体越
小，含量越少。
• 3.游离氧化钙（f-CaO） • 是指熟料中没有以化合状态存在而是以游离状
态存在的氧化钙。
游离氧化钙的种类及其对安定性的影响
种类
• MgO——M
• SO3——S • TiO2——T • P2O5——P • Na2O，K2O——R2O
• §3.2 矿物组成
• 水泥熟料是一种多矿物组成的结晶细小的人工 岩石。
• 四种主要矿物组成：
• 硅酸三钙： 3CaO·SiO2， C3S， 60～70％；
• 硅酸二钙： 2CaO·SiO2， C2S， ≈20％；
• 四、次要矿物
• 1. 玻ห้องสมุดไป่ตู้体
• 形成 部分熔融液相被快速冷却来不及结晶而 成为过冷凝体
• 主要成分 Al2O3、Fe2O3、CaO、MgO、R 2O • 含量 取决于液相量及冷却条件
• 性能 不及晶体稳定，水化热较大；可改善熟 料性能与易磨性。
• 2. 方镁石（MgO） • 来源：主要是石灰石中含有白云石
?
• C3S
C2S＋CaO （反应较缓慢）
• 常温下介稳存在，具有一定的活性。
• ② 固溶性
• C3S固溶少量氧化物（BaO、P2O5、MgO、Al2O3） 形成固溶体，称为A矿[Alite(阿利特)] 。
• ③ 水化性能 • a 水化较快，水化反应主要在28d内进行 • b 凝结时间正常 • c 早强较高，强度值高，强度增长率大 • d 水化热较高，抗水性较差 • ④ 形成 • 无液相： 约1800℃ • 有液相：1250～1450℃ • 2CaO＋SiO2＝C2S C2S＋CaO＝C3S
• 2. A矿
• ⑴ 组成 近似于C3S,不固定 • ⑵ 物理性能 颜色因固溶物而异，γ＝3.14～
3.25g/cm3
• ⑶ 化学性能
• ① 反应活性比C3S高 • ② 受阿利特晶体尺寸和发育程度影响
• 阿利特晶形完整、晶体尺寸适中、矿物分布均 匀、界面清晰时，熟料的强度较高
• 3. C3S与A矿关系 • ⑴ 组成、结构、性能相近
• ⑵ 工业水泥熟料中仅存在A矿，无C3S • ⑶ 把A矿“视为” C3S
• 二、C2S与B矿
• 1. C2S • ⑴ 组成 固定组成2CaO·SiO2 • ⑵ 物理性能 洁白色
α- C2S α’- C2S β- C2S γ-C2S
比重 3.04 3.40
3.28 2.97
• ⑶ 化学性质 • ① 多晶转变
黑色中间相
• C4AF——中间相
白色中间相
C4AF
C3A
C3S C3A
C4AF
C2S
• 一、硅酸三钙与A矿 • 1.硅酸三钙 • ⑴ 组成 固定组成3CaO·SiO2 • ⑵ 物理性能 洁白色，γ＝3.14g/cm3 • ⑶ 化学性能 • ① 多晶转变
• R：三方晶系 M：单斜晶系 T：三斜晶系
• 1250℃以下：
在室温下，α、α´H、α´L、β等变形都是不稳定 的，有转变成γ型的趋势 。
• ② 水硬性 • α、α´、β型有水硬性，γ型无水硬性 • 工艺控制：常温下要求保留β型——急冷
• ③ 固溶性 • C2S固溶少量氧化物（A 、F、 M、R2O 、T、
P等）形成固溶体，称为B矿[Belite，贝利特]。
• 铝酸三钙： 3CaO·Al2O3，C3A， 7～15％
• 铁相固溶体：4CaO·Al2O3·Fe2O3， C4AF，10～18％
• 硅酸三钙
铝酸三钙
•
硅酸盐矿物
熔剂矿物
• 硅酸二钙
铁相固溶体
• 金相显微镜下：
• C3S ——板状多角颗粒 黑色
• C2S ——圆形颗粒 黑白双晶条纹
• C3A ——中间相
• ② 早期强度类似于铝酸三钙，而后期还能不 断增长，类似于硅酸二钙；
• ③ 水化热较铝酸三钙低，抗冲击性能和抗硫 酸盐性能较好。
• 四种主要矿物性能比较：
• 28d内绝对强度：C3S＞C4AF＞C3A＞C2S
• 水化速度：
C3A＞ C4AF＞ C3S＞C2S
• 水化热：
C3A＞ C3S＞ C4AF＞ C2S